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考点18等时圆模型及动力学的临界极值问题——提能力1.[2023·四川遂宁模拟]如图所示,竖直墙与水平地面交点为O,从竖直墙上的A、B两点分别搭两条光滑轨道到M点,∠AMO=60°、∠BMO=45°,M点正上方与B等高处有一C点.
现同时将a、b、c球分别从A、B、C三点由静止开始释放.则()A.a球最先到达M点B.b球最先到达M点C.c球最先到达M点D.b球和c球都可能最先到达M点2.[2023·江苏无锡一模]两个圆1和2外切,它
们的圆心在同一竖直线上,有三块光滑的板,它们的一端搭在墙上,另一端搭在圆2的圆周上,三块板都通过两圆的切点,A在圆周上,B在圆内,C在圆外,从ABC三处同时静止释放一个小球,它们都沿光滑板运动,则最先到达圆2的圆周上的球是()A.从A处释放的球B.从B处释放的球C.从C处释放的球D
.同时到达3.某物体以一定初速度沿足够长斜面向上运动的最大位移为x,且x随斜面倾角θ的变化关系如图所示,重力加速度g=10m/s2,则()A.物体初速度大小为4m/sB.物体和斜面之间动摩擦因数为32C.θ=60°时,x有最小值为583mD.θ=
45°时,物体运动至最大位移处能够维持静止[答题区]题号123答案4.[2023·山东济南市二模]滑滑梯是小朋友们爱玩的游戏.有两部直滑梯AB和AC,A、B、C在竖直平面内的同一圆周上,且A为圆周的最高点,示意图如
图所示,已知圆周半径为R.在圆周所在的竖直平面内有一位置P,距离A点为3R且与A等高.各滑梯的摩擦均不计,已知重力加速度为g.(1)如果小朋友由静止开始分别沿AB和AC滑下,试通过计算说明两次沿滑梯运动的时间关
系;(2)若设计一部上端在P点,下端在圆周上某点的直滑梯,则小朋友沿此滑梯由静止滑下时,在滑梯上运动的最短时间是多少?5.[2023·天津红桥区一模]一弹簧一端固定在倾角为37°的光滑斜面的底端,另一端
拴住质量m1=4kg的物块P.Q为一重物,已知Q的质量m2=8kg,弹簧的质量不计,劲度系数k=600N/m,系统处于静止,如图所示.现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F,使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动,已知在前0.2s内,F为变力,0.2s以后,F为恒力(sin37°=0.6
,g取10m/s2).求:(1)P、Q一起做匀加速运动的加速度大小;(2)F的最大值与最小值.6.[2023·广东省汕头市模拟]疫情期间,为了减少人与人之间的接触,一餐厅推出了一款智能送餐机器人进行送餐(如图甲).该款机器人的最大运行速度为4m/s,加速度大小可调节在1m/s2≤a≤3
m/s2范围内,要求:送餐过程托盘保持水平,菜碟与托盘不发生相对滑动,机器人到达餐桌时速度刚好为0.现把送餐过程简化为如图的直线情境图(如图乙),已知机器人恰好以最大运行速度v=4m/s通过O处,O与餐桌A相距x0=6m,餐桌A和餐桌F相距L=1
6m,机器人、餐桌都能看成质点,送餐使用的菜碟与托盘之间的动摩擦因数为μ=0.2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g=10m/s2.(1)在某次从O到餐桌A的过程中,机器人从O开始匀减速恰好到A停下,求机器人在此过程加速度a的大小.(
2)完成(1)问中的送餐任务后,机器人马上从A继续送餐到F,若要求以最短时间从A送餐到F,求机器人运行最大加速度am和加速过程通过的位移x加.